Kto z was nie słyszał o najsłynniejszej w historii katastrofie nuklearnej, czyli wybuchu jednego z reaktorów w Czarnobylskiej elektrowni jądrowej? Na pewno oglądaliście jeden z filmów, wielokrotnie nagrodzony serial czy czytaliście jedną z wielu książek i publikacji na ten temat. Jednak wypadków i awarii nuklearnych było już trochę więcej i zapewne czeka nas jeszcze niejedna. Ale od czego się to wszystko zaczęło i jakie skutki miały próby ujarzmienia potęgi drzemiącej w atomie?

PROJEKT MANHATTAN

W 1942 roku Generał Leslie Groves, głównodowodzący projektu Manhattan, którego celem było zbudowanie bomby atomowej, poszukiwał odpowiedniego miejsca dla laboratorium, w którym misja ta miałaby mieć swój początek. Kryteria były proste: baza miała być w miejscu odpornym na ataki wroga, odizolowana ze względu na tajny status misji i niezbyt gęsto zaludniona na wypadek ewentualnego zagrożenia nuklearnego. Rozważano kilka miejsc, jednak dyrektor naukowy misji Robert Oppenheimer zdecydował, że idealnym miejscem będzie malownicze Los Alamos w Nowym Meksyku.

 

W kwietniu czterdziestego trzeciego naukowcy i inżynierowie zaczęli przybywać do Laboratorium Los Alamos, a już dwa lata później, w czerwcu czterdziestego piątego roku, Projekt Manhattan został pomyślnie zakończony próbną detonacją bomby plutonowej. Skonstruowane w ramach projektu dwie kolejne bomby zostały zrzucone na Hiroszimę i Nagasaki zaledwie kilka tygodni później. Po kapitulacji Japonii prace nad produkcją bomb w Los Alamos nie zwolniły tempa, jednak ze względu na dwa tragiczne w skutkach wypadki wprowadzono bardziej restrykcyjne wytyczne dotyczące bezpieczeństwa. Badania nad bronią jądrową kontynuowano i dopiero rozpad Związku Radzieckiego i zakończenie Zimnej wojny sprawiły, że zapotrzebowanie na produkcję bomb zmalało. Narodowe Laboratorium Los Alamos pozostało jednak jednym z największych centrów badawczych do tej pory.

To, co zapoczątkowali badacze z Los Alamos szybko zyskało na znaczeniu i już w 1954 w Obnińsku na terenie dawnego ZSRR powstała pierwsza elektrownia jądrowa. Dwa lata później w Wielkiej Brytanii powstał pierwszy reaktor energetyczny. Jednak w latach 50tych i 60tych głównym celem działania elektrowni nie było wytwarzanie prądu, a produkcja wzbogaconego materiału rozszczepialnego do produkcji broni jądrowej. W latach siedemdziesiątych zaczęło gwałtownie przybywać bloków energetycznych z reaktorami jądrowymi. Na świecie uruchamiano kilkanaście reaktorów rocznie. Tak szybki rozwój energetyki jądrowej zawdzięczany jest prawie bezawaryjnej pracy pierwszych elektrowni, co doprowadziło do zwiększenia zainteresowania tym rozwiązaniem, jednak pierwsze wypadki i awarie skłoniły inżynierów do wprowadzenia dużo bardziej rygorystycznych zasad bezpieczeństwa, przez co zaufanie do energii jądrowej zaczęło spadać w zawrotnym tempie.

W 1990 roku Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej opracowała siedmiostopniowy system stopniowania rodzajów awarii, gdzie poziom 0 oznacza brak albo zakłócenie mało znaczące dla technicznego bezpieczeństwa elektrowni, poziom 1 to anomalia, poziomy 2 i 3 – incydenty, a stopnie od 4 do 7 obejmują poważne awarie, zwane też wypadkami.  Najwyższą notę, czyli 7, uzyskały jak na razie dwie awarie – katastrofa w Czarnobylu i katastrofa elektrowni jądrowej Fukushima

Katastrofa Kysztymska

Dwudziestego dziewiątego września tysiąc dziewięćset pięćdziesiątego siódmego roku w położonym na Uralu zakładzie jądrowym Majak doszło do awarii systemu chłodzenia zbiornika z odpadami atomowymi, następnie zaś do potężnego wybuchu, który rozrzucił tysiące ton radioaktywnych substancji na obszarze trzydziestu dziewięciu tysięcy kilometrów kwadratowych. Eksplozja miała siłę porównywalna do wybuchu siedemdziesięciu pięciu ton trotylu a w jej konsekwencji ponad 200 osób zmarło na chorobę popromienną, 10 tysięcy ewakuowano a na działanie promieniowania jonizującego zostało narażonych aż czterysta siedemdziesiąt tysięcy osób. Wypadek ten otrzymał status poważnej awarii, a we wspomnianej wcześniej skali uzyskał poziom szósty. Nazwana od pobliskiego miasta katastrofa kysztymska przeszła do historii jako najpoważniejsze zdarzenie jądrowe w historii ZSRR aż do czasu katastrofy w Czarnobylu. Rosjanie oficjalnie przyznali się do katastrofy dopiero w roku tysiąc dziewięćset dziewięćdziesiątym drugim, niedługo po upadku Związku Radzieckiego. Ponoć amerykański wywiad wiedział o katastrofie od początku, jednak powstrzymywał się od ujawnienia tej informacji ze względu na lęk przed zahamowaniem przemysłu jądrowego w Stanach Zjednoczonych.

 

Samozapłon rdzenia reaktora w Windscale

Niecałe dwa tygodnie później, bo już dziesiątego października 1957 roku na angielskim wybrzeżu Morza Irlandzkiego samozapłonowi uległ grafitowy rdzeń reaktora w Stosie Windscale nr 1, który służył Brytyjczykom do produkcji plutonu ze zubożonego uranu. 3 dni wcześniej operatorzy stosu rozpoczęli cykl wyżarzania, który ostatecznie miał zakończyć się jego wyłączeniem, jednak z niewyjaśnionych dotąd przyczyn uran znajdujący się w rdzeniu uległ samozapłonowi, a próby ugaszenia tylko pogorszyły sytuację dostarczając płonącemu rdzeniowi tlenu z powietrza. Próba usunięcia jednego z rozgrzanych do białości prętów paliwowych zakończyła się rozlaniem stopionego już paliwa o temperaturze ponad tysiąca stu stopni i silnym skażeniem pomieszczeń reaktora. Pożar uwolnił do otoczenia materiał radioaktywny o mocy około 700 razy 1012 bekereli, w którym znajdował się radioaktywny izotop jodu-131. Z rejonu skażonego nikt nie został ewakuowany, jednak mleko uznano za produkt silnie skażony. Cała produkcja mleka z obszaru pięciuset km² była przez miesiąc wylewana do rzek. Stos Windscale 2, który nie ucierpiał w czasie pożaru, został uznany za zbyt niebezpieczny w użytkowaniu i wkrótce zamknięty. Awaria ta została uzyskała stopień 5 w skali INES.

 

Wypadek w Atomic City

Trzeciego stycznia tysiąc dziewięćset sześćdziesiątego pierwszego roku w czasie sprawdzania funkcjonalności prętów kontrolnych operator w elektrowni Atomic City (aktualnie Midway w stanie Idaho w USA) przypadkowo wyszarpnął zakleszczony pręt centralny i doprowadził do szybkiej reakcji równej wzrostowi mocy reaktora do dwudziestu tysięcy Gigawatów, odparowania paliwa i zniszczenia eksperymentalnego reaktora oraz skażenia pomieszczenia. Błąd ten doprowadził do wybuchu pary, który zabił trzech młodych techników, z których najstarszy miał 27 a najmłodszy zaledwie 22 lata.  Na przyczynę wypadku znalazło się kilka teorii, w tym sabotaż, samobójstwo i jednoczesne morderstwo współpracownika, który wdał się w romans z żoną jednego z operatorów a nawet próba “wyrobienia” pręta kontrolnego, jakoby miał łatwiej się wysuwać po takim zabiegu. Był to pierwszy tego typu wypadek w historii Stanów Zjednoczonych, w którym zginęli ludzie.

 

Awaria systemu bezpieczeństwa w elektrowni atomowej Three Mile Island

28 marca 1979 roku w wyniku awarii systemu bezpieczeństwa drugi reaktor w amerykańskiej elektrowni atomowej Three Mile Island uległ częściowemu stopieniu, wydzielając wodór, który następnie zapalił się i wywołał pożar. Na skutek błędnych decyzji podejmowanych pod wpływem natłoku informacji, mała usterka przerodziła się w poważną awarię, w skutek której do środowiska przedostało się 13 milionów kiurów, czyli około 480razy10 do piętnastej potęgi bekereli w formie radioaktywnych wyziewów. Na szczęście w gazach odlotowych stwierdzono niewielką ilość jodu-131 a mimo stopienia się około jednej trzeciej rdzenia, obudowa reaktora pozostała nienaruszona i utrzymała w reaktorze całe stopione paliwo, które w przeciwnym wypadku wywołałoby poważne skażenie. Co ciekawe, wypadek ten wydarzył się zaledwie 12 dni po premierze filmu Chiński Syndrom z Jane Fondą w roli głównej, w którym to jako dziennikarka miejscowej telewizji przebywając w elektrowni natrafia na poważną awarię, bardzo podobną do tej w Three Mile Island.  Po emisji filmu Fonda rozpoczęła kampanię przeciwko użyciu energii atomowej. Edward Teller, znany jako ojciec amerykańskiej bomby wodorowej i długotrwały rządowy doradca do spraw nauki, próbował storpedować kampanię Fondy, rozpoczynając własną kampanię na temat pożytku energii atomowej i bezpieczeństwa reaktorów, co dla 71-letniego naukowca skończyło się atakiem serca.

 

Upadek satelity Kosmos 954

Kosmos 954 to radziecki satelita  z reaktorem jądrowym na pokładzie, który 24 stycznia 1978 roku spadł w okolicach Wielkiego Jeziora Niewolniczego w północno-zachodniej Kanadzie, rozrzucając materiał radioaktywny na powierzchni 124 tysięcy kilometrów kwadratowych. Pozostałe na pokładzie paliwo jądrowe spadło na Ziemię podczas nieudanego wyrzucenia na wysoką orbitę.  Poszukiwania satelity prowadziły z lądu i powietrza zespoły amerykańsko-kanadyjskie aż do października, gdy ochłodzenie i lody spowodowały zaprzestanie poszukiwań. Udało się odnaleźć 12 większych części wraku z szacunkową zawartością tylko jednego procenta paliwa, których radioaktywność wynosiła 1,1 Siverta na godzinę. Poszukiwania i prace zabezpieczające zostały oszacowane na piętnaście milionów dolarów, a rachunek został wystawiony rządowi ZSRR na sumę ponad sześciu milionów dolarów. Choć jedynie niecała połowa tej sumy została zapłacona to i tak wywołało to wielkie zdziwienie ze względu na fakt, że ZSRR w ogóle przyznał się do utraty satelity.

 

Katastrofa w Czarnobylu

Jak zapewne wiecie, 26 kwietnia 1986 roku miała miejsce katastrofa w Czarnobylu, która uzyskała jak na razie najwyższą notę – 7 w skali INES. Nieudany eksperyment z reaktorem RBKM doprowadził do wybuchu i dostania się do atmosfery stu dziewięćdziesięciu ton radioaktywnych odpadów. Skażony został obszar o rozmiarach od 125 do 146 tys. km2. Chmura radioaktywnego pyłu dotarła do połowy Europy, w tym do Polski, a kilkadziesiąt tysięcy osób zmarło na skutek zachorowań w wyniku napromieniowania. Jednak dużo więcej o historii Czarnobylskiej elektrowni możecie się dowiedzieć z niezliczonych źródeł, dlatego przejdźmy teraz do mniej znanego przypadku.

 

Kradzież w instytucie radioterapii w brazylijskim mieście Goiânia 

13 września 1987 roku dwóch złodziejaszków penetrujących opuszczone budynki instytutu radioterapii w brazylijskim mieście Goiânia rozebrało jedno z pozostawionych w szpitalu urządzeń. W środku odkryli coś niezwykłego – ołowianą tuleję, w której po przekręceniu osłony ukazało się małe okienko emitującego niebieskie światło. Zaciekawieni tym znaleziskiem wywieźli je w taczce w celu sprzedania go na złomowisku, jednak już podczas próby rozebrania pojemnika ulegli silnemu napromieniowaniu i tego samego dnia zaczęli wymiotować a jakiś czas później jednemu z nich amputowano ramię. Jak się okazało, kiedy próbowali dostać się do źródła niebieskiego światła uszkodzili irydowe okienko, przez które można było dostrzec radioaktywny chlorek cezu. Obecnie uważa się, że była to fluorescencja lub promieniowanie Czerenkowa, wywołane absorbcją wilgoci przez radioaktywny materiał. Sprzedaż znaleziska na złomowisku należącym do niejakiego Devairo Alveso Ferreiry okazała się tragicznym w skutkach pomysłem i spowodowała napromieniowanie wielu ludzi. Dwóch pracowników Ferreiry zmarło po otwarciu ołowianej obudowy pojemnika, jego brat naniósł promieniotwórczy pył na podłogę swojego domu, gdzie bawiła się jego sześcioletnia córka, która zmarła miesiąc później. Żona Ferreiry była pierwszą osobą, która skojarzyła swoje złe samopoczucie z obecnością w domu dziwnego materiału. Dwudziestego ósmego września zapakowała resztki zniszczonej kapsuły do plastikowej torby i zawiozła autobusem do szpitala, aby lekarze stwierdzili, czy są one niebezpieczne. Niestety, do tego momentu aż 90% źródła promieniowania zostało już rozproszone. Według szacunków na radioaktywne skażenie było narażonych ponad sto tysięcy osób a sama Maria (Gabriela) Ferreira zmarła po miesiącu od tego wydarzenia na chorobę popromienną.

 

Radioaktywny materiał znaleziony w piwnicy w Tbilisi

W lutym 1997 roku jedensatu gruzińskich żołnierzy zamieszkujących bazę Lilo na przedmieściach Tbilisi zaczęło uskarżać się na bóle powierzchni kończyn, odchodzenie skóry od ciała i krwawienia przy każdej próbie ruchu. Wszystko wskazywało na poparzenia popromienne, ale nikt nie miał pojęcia, gdzie mogło znajdować się ich źródło. W końcu zlokalizowano je kilka miesięcy później. Specjalistyczny zespół wojskowy odkrył, że promieniowanie wydobywa się z podziemi budynku, w którym żołnierze trenowali. Gdy udało się tam dostać, okazało się, że w piwnicach zalega niezabezpieczony materiał radioaktywny. Jak się tam znalazł? Był tam przez cały czas funkcjonowania gruzińskiej bazy, która za czasów ZSRR nie była wcale gruzińska, ale radziecka, i nie trenowano w niej żołnierzy, tylko prowadzono wojskowe projekty jądrowe. O niebezpiecznym odpadzie po prostu zapomniano, gdy upadał komunizm i baza przeszła w ręce Gruzinów. W bazie Lilo mieliśmy do czynienia z tym, co w międzynarodowej terminologii nazywa się „orphan source”, czyli materiałem radioaktywnym używanym kiedyś w celach militarnych, przemysłowych lub medycznych, który został zagubiony, zapomniany lub ukradziony. Niestety, takich wypadków wywołanych przez owe “sieroty” było i zapewne będzie więcej… (optional) A wszystko przez ludzkie zaniedbanie.

Katastrofa w elektrowni atomowej w Tokaimurze

30 września 1999 roku błąd ludzki oraz poważne naruszenie zasad bezpieczeństwa doprowadziły do katastrofy w elektrowni atomowej w Japońskim mieście Tokaimura. W czasie przelewania roztworu tlenku uranu do zbiornika reaktora powielającego dwaj pracownicy zakładu przypadkowo doprowadzili do rozpoczęcia reakcji rozszczepienia i emisji promieniowania  gamma. W momencie, kiedy zauważyli błysk niebieskiego światła wywołanego promieniowaniem Czerenkowa, żaden z nich nie miał podstawowej wiedzy o wzbogacaniu paliwa uranem, jako że proces był przeprowadzany w zakładzie od zaledwie trzech lat. Maksymalna dozwolona ilość uranu w mieszaninie to 2,4 kilograma a w momencie reakcji w pojemniku znajdowało się aż 16 kilogramów uranu. Dwóch najsilniej napromieniowanych pracowników zmarło w męczarniach po dziesiątkach eksperymentów, które miały uratować im życie. Transfuzje krwi, przeszczepy komórek i skóry – wszystko to na nic się nie zdało. Według badań chromosomy jednego z mężczyzn przypominały potłuczone szkło, nie dało się ich zidentyfikować ani zorganizować. Liczba białych krwinek w jego organizmie wynosiła zero. Oszacowano, że ilość promieniowania, którą przyjął w momencie wypadku, była podobna do epicentrum bomby atomowej zrzuconej na Hiroszimę. Oprócz samych pracowników elektrowni, ponad 600 osób zostało silnie napromieniowanych. Radioaktywne skażenie przekroczyło normy do piętnastu tysięcy razy. Wypadek eksperci zakwalifikowali na cztery w 7-stopniowej INES.

 

Katastrofa w Fukushimie

W marcu 2011 roku Japonia została dotknięta skutkami klęski żywiołowej, jaką było trzęsienie ziemi o magnitudzie 9 oraz zalanie części kraju przez wysoką na 15 metrów falę tsunami. Energia wstrząsu sejsmicznego w Japonii była porównywalna z energią wszystkich bomb z czasu II wojny światowej. W jej wyniku wyspy japońskie przesunęły się o 2,4 metra, 25 tysięcy ludzi poniosło śmierć, kolejnych 200 tysięcy zostało bez dachu nad głową, straty materialne były olbrzymie. Jednym z najbardziej dotkniętych rejonów była okolica elektrowni jądrowej Fukushima I. Pomimo zabezpieczeń, mury oporowe elektrowni nie były przygotowane na 14-metrowe fale, które dotarły do wybrzeża Fukushimy. Jedenastego marca jedynie połowa z sześciu reaktorów elektrowni była włączona z powodu okresowej kontroli. Niestety, w wyniku uszkodzeń sieci elektrycznej, zalania podstaw budynków elektrowni i przecieku w systemie chłodzenia, nie zauważonego przez operatorów z powodu braku zasilania większości przyrządów pomiarowych, nastąpił spadek poziomu wody w rdzeniu, co zaowocowało wzrostem temperatury i ciśnienia wewnątrz reaktora. O 4 nad ranem 12 marca ciśnienie osiągnęło 840 kilopaskali, dwa razy więcej niż wynosiła granica bezpieczeństwa. Przez kilka następnych dni przeprowadzano kontrolowane wypuszczanie pary z reaktorów, jednak na nic się to nie zdało. W kolejnych reaktorach wybuchały pożary a emisja promieniowania w elektrowni szybko wzrastała, znacznie powyżej dopuszczalnego poziomu. Ponadto w czasie prób gaszenia przegrzanych reaktorów w tunelu technicznym pod nimi zebrała się ogromna ilość silnie skażonej wody, ponad tysiąckrotnie przekraczającej normy bezpieczeństwa. To jedyna oprócz Czarnobyla katastrofa jądrowa oceniona na poziom 7 w międzynarodowej skali INES, jednak pomimo ogromnego zagrożenia jakie stwarzała, w jej wyniku nikt nie zginął a promieniowanie, które przedostało się do środowiska według ekspertów miało znikomy wpływ na zachorowalność na chorobę popromienną czy raka, w przeciwieństwie do katastrofy czarnobylskiej, w której emisja radioaktywnych izotopów była zdecydowanie większa. Niestety, najgorszym ze skutków trzęsienia ziemi, jakie odczuła Japonia, były ogromne koszty importu paliw kopalnych, które przed katastrofą w Fukushimie były praktycznie znikome. Szacunkowe koszty katastrofy przedstawione w 2016 roku sięgały 188 miliardów dolarów i wciąż rosną.

Przeciwnicy energii jądrowej uznali ten wypadek za doskonały przykład jej szkodliwości i argument za całkowitym odstąpieniem od wykorzystywania jej. Jednak, jak już wiecie, zachowanie zasad bezpieczeństwa, odpowiednie przygotowanie personelu i służb, a także ludności cywilnej i polityka państwa mają ogromny wpływ na przebieg ewentualnego wypadku. Nie możemy zapobiec wszystkim wypadkom nuklearnym, ale jesteśmy w stanie ograniczyć emisję szkodliwych substancji wytwarzanych podczas spalania nieodnawialnych źródeł energii. A Wy, jak sądzicie? Czy powinniśmy zrezygnować z energii jądrowej, a może wręcz przeciwnie?